为适应700 ℃等级先进超超临界燃煤发电（700 ℃ A-USC）机组严苛的服役环境，助力高效低碳燃煤发电技术的发展，高温合金拟被用于制造电站锅炉和汽轮机的高温构件。结合本国火电发展特点，美国、欧洲、日本、中国、印度等国家及地区先后提出并实施了具有各国特色的700 ℃技术研究计划。高温合金由于元素种类多、焊接难度大、产生焊接缺陷的倾向大，因此焊接技术和接头综合性能评价技术对高温构件的厂内制造、现场加工与修复以及服役安全性与完整性的影响重大。当前国内外700 ℃技术实际应用进展缓慢，主要原因是制造、连接、检测等技术障碍未完全解决。综述了国内外700 ℃技术的研究计划，并分析其发展前景，讨论了锅炉侧和汽轮机侧高温构件的选材现状，总结了当前高温合金焊接技术的现状与优缺点，分析了高温构件接头综合性能评价的关注重点，最后提出中国发展700 ℃技术的建议。

低温脱硝是目前脱硝领域研究热点，开发低温条件下（<300 ℃）高效、稳定的选择性催化还原（SCR）催化剂是关键。碳基材料具有发达孔隙结构和高比表面积，能够为活性催化组分的负载提供空间和表面支撑，碳基催化剂低温脱硝技术具有广阔的发展和应用前景。介绍了低温脱硝反应机制和常用碳基材料，分析了影响碳基催化剂低温脱硝性能因素，从预处理增强含氧官能团、活性组分提升脱硝性能、合理煅烧方式强化脱硝性能、抗中毒维持脱硝性能稳定4个方面，详细总结了碳基催化剂的研究进展，提出了今后的发展方向和建议。

熔盐塔式太阳能热发电技术是目前国际主流的光热发电技术，熔盐吸热器作为将太阳能转换为热能的核心设备，其性能直接影响系统发电效率，吸热器安全性影响电厂运行小时数。因此，建立熔盐吸热器传热模型，获得准确的传热特性十分重要。对主流的外置圆柱式熔盐吸热器的传热计算模型进行了系统梳理，总结了传热模型中投入辐射能、辐射热损失、对流热损失及熔盐得热量的计算过程及基本方法。根据计算结果的精细程度，吸热器传热模型分为详细模型和简化模型。详细模型的计算精度高，能细致反映实际能量转换过程，但计算成本较高，瞬态过程计算耗时多，但其特定工况的计算结果可为简化模型提供计算结果的验证参考。简化模型是对描述熔盐吸热器传热特性的理论模型做合理简化，在较为准确地完成计算的同时具备较快的计算速度，多用于吸热器设计阶段。通过各模型特点及性能的总结对比，可为熔盐吸热器热性能计算过程的传热模型选择提供技术指导。

设备故障、天气环境等因素导致分布式光伏发电系统产生大量异常数据，对其安全稳定运行造成严重影响。为了准确识别和剔除存在的异常数据，提出一种基于动态时间弯曲（DTW）-两阶四分位的分布式光伏发电异常数据辨识方法。首先，通过对比相似辐照度下光伏功率均值实现连续型异常数据识别与剔除，采用基于同时段光伏功率均值剔除异常数据，并考虑光伏发电曲线的波动性，采用基于DTW与欧氏距离的综合曲线相似度判定方法剔除连续型异常数据，更全面地考虑了数据的波动特性，提高了连续型异常数据辨识和剔除效果；其次，提出DTW-两阶四分位异常数据辨识算法，采用一阶变化率和二阶变化率对融合后的数据进行离散型异常数据剔除，有效识别和剔除离散型异常数据；最后，根据异常数据识别和剔除结果判断是否出现故障。实验结果表明：所提算法剔除异常数据后能更好地拟合正常光伏功率数据分布情况，相较于四分位法和3-Sigma算法，所提算法剔除异常数据前后线性相关程度变化分别提高了58.15%和68.41%，辨识效果更佳。

将光伏/光热利用与地源热泵相互耦合，有望利用光伏余热避免热泵性能衰减，还可利用光伏电力部分满足热泵电能需求，前景广阔。构建了低倍聚光光伏/光热与地源热泵的集成系统运行仿真模型，对系统开展了运行性能分析；并进一步研究了系统全生命周期成本的关键影响规律。结果表明：集成系统光伏年均发电效率达17.73%，较单一运行系统提升9.58%，光伏/光热装置的光伏余热可有效减少土壤温度衰减，热泵长时运行性能较参比系统提升16.58%；系统运维成本随光伏/光热装置和地源热泵规模增加而减少，投资成本随之增加，总的全生命周期成本随规模增加先减后增；以全生命周期成本为目标函数，基于粒子群算法开展系统经济性优化，全生命周期成本较最大规模容量设计降低31.52%。相关结论可为光伏/光热与地源热泵集成系统优化设计提供理论参考。

固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）内部过高的温度梯度会导致电池失效，如何降低SOFC温度梯度、提高电池温度分布的均匀性至关重要。结合电、热、流动和传质物理场建立了SOFC多物理场耦合模型，通过与实验数据对比验证了模型准确性；通过SOFC模型研究了SOFC温度和温度梯度分布情况，确定了电池反应区最大温度梯度为优化指标，提出了扰流体流道结构设计，并在考虑功率密度的影响情况下，证明了扰流体结构的有效性。对扰流体结构的形状、高度和宽度进行了分析讨论，分析发现：扰流体主要是通过改变流体流速和反应层氧气浓度来影响反应区最大温度梯度的，扰流体对于流道压降的改变主要影响了损失功率密度；最终确定了圆弧扰流体结构（h=0.8 mm，d₁=4.0 mm）为较优结构，在净功率密度与传统直流道相同时，最大温度梯度为43.35 K/cm，相比传统直流道，降低了9.4%。

为推动“双碳”战略，促进工业固废兰炭灰的低成本消纳，开发新型绿色低碳复合材料，提出在已有的兰炭灰/硝酸钠复合相变储热材料基础上，利用兰炭灰进行碳捕捉。对固碳前、后兰炭灰及复合相变储热材料的性能进行研究。结果表明：兰炭灰碳捕集的最佳条件为气体组分20%CO₂/80%N₂、通气时间40 min、加热温度650 ℃；在最佳实验条件下，兰炭灰的固碳率达到29.27%，所制得的复合相变储热材料固碳兰炭灰/NaNO₃的最佳质量比为5:5，在100~380 ℃储热密度达到288.65 J/g，拥有更好的机械性能、热稳定性及化学相容性。固碳兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料具有较好的可行性，为工业固废兰炭灰的资源化利用和碳排放处理提供了新的途径。

针对多能互补冷热电联产系统构建了光-氢-气的多能源互补系统，旨在满足用户对冷、热、电和气的需求；为了优化系统性能，构建了包含经济、环保和掺氢比例的多能互补冷热电联产系统多目标优化评价体系，并以此为基础建立多目标优化调度的混合整数线性规划模型；通过得到的帕累托前沿解集，利用优劣解距离法找出解集中的最优解；在改变掺入天然气管网的掺氢比例的过程中，得到了热网和冷网各设备的最佳运行情况。研究结果显示：在固定用户负荷的条件下，掺氢比例为14.47%时，每日系统运行成本最低为26 794.31元，碳排放量最少为162.03 kg，与2个参考系统相比，该方案不仅经济性较好，而且具有节能减排的特点，综合评价最优。将可再生能源转化为电力，再转换成氢气掺入天然气管网，按照一定的掺混比例应用到冷热电联产系统中，可大幅减少天然气用量，提高了能源利用效率，最大限度地消纳可再生能源，并降低了碳排放量。

对不同激振力作用下核电汽轮发电机定子壳体振动机理和特征开展研究，提出汽轮发电机定子壳体振动故障的分析和治理方法，并结合3台核电机组的工程实例进行分析验证。研究结果表明：定子壳体固有频率接近旋转频率或倍频电磁共振频率引起的结构共振是导致定子壳体振动超标的主要原因；转子激振力引起的定子壳体结构共振，可从减小激振力和调整定子壳体固有频率两方面进行治理，进行现场动平衡可有效降低转子激振力，调整定子壳体固有频率可通过定子底脚载荷分配调整实现；由于磁拉力大小调整范围有限，磁拉力引起的定子壳体结构共振应通过调整定子壳体固有频率进行治理。在发电机安装或检修时，应通过定子底脚载荷分配调整，使定子壳体固有频率避开旋转频率和倍频电磁共振频率，避免发电机定子壳体结构共振的发生。

为了探究煤气化过程中氧气添加量和气化介质添加种类对于煤气化效率的影响，以及煤气化整体联合循环（IGCC）发电系统的集成优化，将以2种含氧量差别较大的煤种为例进行模拟分析。首先基于平衡反应模型对比了2煤种在不同总氧碳化学计量比（考虑煤自身含氧量）情况下对气化特性的影响结果；之后分析了分别添加CO₂与蒸汽作为气化介质时气化特性的变化规律，优化了其气化特性；最后在此基础上考虑CO₂捕获，提出了一种CO₂辅助气化、纯氧燃烧、部分烟气再循环的新型IGCC发电系统，并对其燃气轮机模型进行了模拟优化。结果表明：总氧碳化学计量比为0.47时煤气化的特性最佳；在此最佳总氧碳化学计量比条件下，添加CO₂作为煤气化流程气化介质，相比于传统添加蒸汽作为气化介质，可以使冷煤气效率提升约1.3%；基于此气化方法集成新型IGCC系统与传统燃烧前脱碳的IGCC发电方式相比，其净发电效率提高了约1.5%，㶲效率提高了约1.7%，该研究为设计低碳高效的IGCC发电系统提供了新思路。

部分预热超临界二氧化碳（S-CO₂）动力循环系统被广泛认为是一种很有前途的余热回收方案。提出了以LiBr-H₂O和NH₃-H₂O为工质对的2种部分预热S-CO₂循环系统和吸收式动力循环的联合循环发电系统（部分预热S-CO₂/APC系统）。建立并验证了所提出的部分预热-CO₂/APC系统的热力学模型。基于单目标和多目标优化结果，从热力学和经济学角度比较了所提出的S-CO₂/APC系统与单一S-CO₂系统的性能。单目标优化结果表明，与单一S-CO₂系统相比，S-CO₂/LiBr-H₂O系统和S-CO₂/NH₃-H₂O系统的净输出功和净效率分别提高了7.40%和4.30%。多目标优化结果表明，S-CO₂/LiBr-H₂O系统和S-CO₂/NH₃-H₂O系统的净效率分别提高了7.94%和5.13%，单位投资成本分别提高了12.35%和9.02%，表明S-CO₂/LiBr-H₂O系统具有较大的发展潜力。㶲损分析结果表明，㶲损主要存在于冷却器和加热器中，所提出的S-CO_2/APC系统可以显著降低单一S-CO₂系统冷却器约45%的㶲损。

在碳达峰、碳中和背景下，发展燃煤与生物质耦合发电是加快电力转型升级、实现煤电低碳发展的重要途径之一。在某台300 MW循环流化床（CFB）锅炉上设计建设了一套燃煤直燃耦合生物质的燃烧发电系统，并利用该系统进行了燃煤直燃耦合生物质的燃烧特性试验研究。结果表明：该生物质直燃耦合系统运行稳定可靠；CFB锅炉在掺烧木屑颗粒燃料时，随着掺烧比的增加，混合燃料的飞灰含碳量下降、CO排放量降低，混合燃料的燃尽性得以改善；掺烧后经过锅炉燃烧配风优化，锅炉NO_x排放量比纯烧原煤排放量略有降低。试验典型工况污染物测试表明：掺入木屑颗粒燃料后，锅炉烟气二噁英排放量为0.008 8 ng TEQ/m³（标准工况，ϕ(O₂)=11%，下同），飞灰中二噁英排放量为0.020 6 ng TEQ/m³；飞灰中重金属及P、As、Se等有害微量元素排放值总量为32.121 mg/L；底渣中重金属及P、As、Se等有害微量元素排放值总量为3.918 mg/L，烟气和飞灰中的二噁英和重金属等有害物质排放均满足国家环保标准排放限值。

燃煤电厂灵活调峰过程NO_x测量往往存在滞后现象，导致选择性催化还原（selective satalytic reduction，SCR）脱硝喷氨控制系统响应不及时，易造成喷氨量过高或过低，从而造成SCR反应器出口NO_x质量浓度波动剧烈和氨逃逸率增大。为实现喷氨阀门的提前快速调节并考虑影响燃煤锅炉NO_x排放量的因素存在耦合性，提出了一种基于卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和长短时记忆（long short-term memory，LSTM）神经网络混合模型的SCR反应器入口NO_x预测模型。利用一台330 MW燃煤电站锅炉的运行参数，通过Pearson系数法计算特征变量之间的相关性，筛选出相关性较大的特征，并定义模型的输入矩阵和输出矩阵，采用随机搜索算法进行优化，以提高预测性能。进一步利用SHAP算法对黑箱模型进行解释，并通过Simulink仿真验证了带有NO_x预测的控制效果。结果表明：CNN-LSTM预测模型在调峰负荷变化时，能够以较高的精度预测SCR反应器入口NO_x质量浓度的变化，并能提前25 s为喷氨控制系统提供反馈；优化后的喷氨控制策略降低了出口NO_x质量浓度与设定值间的标准差（降低28%），并提升了NH₃/NO_x的响应速度，减小最大氨逃逸量22%。该研究结果可为灵活调峰机组的智慧SCR脱硝技术及燃烧优化提出有效的指导。

随着火电机组利用小时数不断下降，调峰日益频繁，现有喷氨混合技术已不能满足燃煤电厂新常态的需求，超低排放对SCR反应器入口NH₃/NO_x摩尔比分布均匀性提出了更高的要求。通过CFD数值模拟和物理模型试验，对格栅型AIG和静态混合器进行了优化研究，提出了保证喷氨格栅布氨均匀、调节灵活、抗堵灰的设计方法和防堵型AIG喷嘴，并研发出了一种三角形大范围烟气自混合装置，提高了SCR反应器入口NO_x质量浓度场的均匀性，从根源上提升了SCR脱硝装置的负荷适应性。某2×600 MW机组的SCR脱硝装置采用本技术改造后，高中低负荷下SCR反应器出口NO_x分布相对标准偏差达到了8%~19%，高负荷下氨逃逸下降了51%。

甲烷作为主要大气污染物之一，因其具有稳定的四面体分子结构，给其在温和条件下的催化氧化消除带来巨大挑战。旨在通过引入过渡金属（Cr、Mo、W）改性Pd基催化剂的酸性位点，促进C-H键的裂解，以增强甲烷催化氧化性能。通过XRD、Raman、H₂-TPR、NH₃-TPD等多种表征手段对催化剂的氧空位、酸性及氧化还原性能进行了系统探究。结果表明：过渡金属改性使得Pd催化剂的酸性位点显著增加，且过渡金属改性的PdM催化剂具有更高的氧空位数量；Mo改性的PdMo催化剂表现出更优异的氧化还原性能，而Cr和W改性的PdCr及PdW催化剂的氧化还原性能稍有下降；甲烷氧化反应结果表明，酸性位点适中的PdMo催化剂具有最优异的甲烷氧化性能，其T₉₀温度较Pd催化剂降低约150 ℃，且表现出更好的反应稳定性；然而，酸性位点数量较多或较少的PdCr及PdW催化剂表现出较低的甲烷氧化活性，说明催化剂的酸性位点数量和氧化还原性能共同决定了其甲烷氧化性能。该结论为设计制备用于甲烷完全氧化的低温高效催化剂提供了思路。

在低氮氧燃烧技术及深度调峰技术广泛应用的背景下，锅炉水冷壁管在服役过程中的高温腐蚀失效更为严重。对比研究了取自某电厂锅炉水冷壁管及高速电弧喷涂PS45涂层管的高温腐蚀行为特征，利用SEM、EDS、XRD等手段对腐蚀表面形貌特征、腐蚀产物组成及腐蚀截面特征进行了系统分析。结果表明：高速电弧喷涂PS45涂层可有效提高水冷壁管的抗高温腐蚀性能，其表面腐蚀层厚度较小；在高温服役过程中，PS45涂层因其高Cr、Ni元素而表现出更好的抗腐蚀性能，其表面腐蚀产物层较薄，但涂层粒子间的微观孔隙会导致高温腐蚀反应的侵入，甚至导致涂层/基材界面处水冷壁管的直接腐蚀。

公路运输领域的节能减排是实现碳中和战略的重要环节。重型商用车辆功率以及续航需求大，由传统燃油车型向混合动力转型并进行余热回收利用对提升发动机效率、降低能耗具有重要意义。但目前的研究中与混合动力耦合的余热回收系统的结构简单，仅能回收缸套水或烟气单一形式的余热能，对车辆整体效率的提升程度有限。因此提出了一种基于有机朗肯循环的能够同时回收烟气及缸套水余热并在全工况下高效运行的余热回收系统。将其与串联式混合动力系统耦合，并在高速、城郊道路工况下运行，深入探究了有机朗肯循环系统性能表现以及耦合系统整体能效提升效果。结果表明在考虑余热回收系统质量的前提下，该余热回收系统在高速路况USHWY对发动机效率的提升为2.85%，降低整体燃油消耗6.78%，在城郊路况UDDS下提升发动机效率2.30%，整体燃油消耗降低6.43%，证明了系统的节油能力和应用潜力。研究发现有机朗肯循环系统工作惯性大，发动机的长期稳定运行对于提升系统输出功率和效率具有决定性作用，因此该系统适合匹配高速运行的重型混合动力车辆。